張仲明+艾萬政+池弘福

【摘 要】 為減少船舶交通事故的發(fā)生，在研究統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用回歸分析理論建立數(shù)學(xué)模型，確立航道曲率半徑、航道寬度、航道浮標(biāo)設(shè)置密度、航道水深與相對事故數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系，為航道的維護(hù)和改造提供指導(dǎo)。研究結(jié)果表明，回歸分析理論應(yīng)用于航道評價不但科學(xué)，而且具有較好的實用價值。

【關(guān)鍵詞】 回歸分析理論；通航安全；航道水深；航道寬度

0 引 言

相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，大約10%～15%的交通事故是由航道缺陷所引起的。航道是船舶安全通航的載體，要讓航道滿足船舶通航的要求，航道必須具備一定的水深條件、寬度條件和曲率條件。對于一條航道而言，如果水深不夠，船舶就會發(fā)生震動、航向穩(wěn)定性變差現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)擱淺事故；如果航道曲率半徑較小，船舶會出現(xiàn)岸吸、轉(zhuǎn)向困難、打橫等操縱問題；航道具有一定寬度，是船舶安全通航的必備條件之一。航道寬度通常包括航跡帶寬度、船間距離、風(fēng)致漂移量、流致漂移量以及船岸距離等。如果航道寬度不夠，就容易發(fā)生船舶碰撞、觸岸等交通事故。

國內(nèi)外相關(guān)專家在理論分析、數(shù)值模擬和實船試驗的基礎(chǔ)上，對航道的水深條件、寬度條件、曲率半徑進(jìn)行了探討，還針對這些條件提出具體的數(shù)學(xué)計算模型。譚箭[1]、楊志軍等[2]專家的研究成果對航道布置具有指導(dǎo)作用，有效保障了航道的通航安全。

雖然相關(guān)專家從宏觀上運用船舶操縱理論對航道的通航條件進(jìn)行有益的探索，但是其研究也有不足之處，具體表現(xiàn)在：在分析航道通航條件時，往往只考慮所有航道的共性問題，而忽視了具體航道的具體水流條件、氣象條件等。事實上，不同航道的條件千差萬別（如橋區(qū)由于橋墩的存在，其水流條件與其他航道不同；有浪航道與無浪航道寬度存在區(qū)別等），因此不可能用同一數(shù)學(xué)模型確定不同航道的通航條件，同一數(shù)學(xué)模型也不可能將所有的航道因素都涵蓋進(jìn)去。在決定航道條件時，如何綜合考慮具體的航道因素對船舶安全通航的影響，是一個值得探討的課題?；貧w分析理論能綜合考慮具體的各種航道各種因素對通航的影響，能較好地解決這一問題。

1 回歸分析理論的基本原理

回歸分析是利用觀測到的大量數(shù)據(jù)分析自變量與因變量之間相關(guān)的具體形式，確定其因果關(guān)系，并用數(shù)學(xué)模型來表現(xiàn)其具體關(guān)系。研究一個或多個隨機變量（y1，y2，…，yi）與另一些變量（x1，x2，…，xk）之間的關(guān)系的統(tǒng)計方法，又稱多重回歸分析。通常稱yi為因變量，xk為自變量。回歸分析的主要內(nèi)容為：

（1）從一組數(shù)據(jù)出發(fā)，確定某些變量之間的定量關(guān)系式，即建立數(shù)學(xué)模型并估計其中的未知參數(shù)。估計參數(shù)的常用方法是最小二乘法。

（2）對這些關(guān)系式的可信程度進(jìn)行檢驗。

（3）在許多自變量共同影響著一個因變量的關(guān)系中，判斷哪個（或哪些）自變量的影響是顯著的，哪個（或哪些）自變量的影響是不顯著的，并將影響顯著的自變量代入模型中；而剔除影響不顯著的變量，通常用逐步回歸、向前回歸和向后回歸等方法。

（4）利用所求的關(guān)系式對某一生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測或控制。

將回歸分析理論應(yīng)用到航道問題研究，就是從航道事故與航道水深、航道曲率、航道寬度數(shù)據(jù)中，挖掘出航道事故分別與航道水深、航道曲率、航道寬度之間的函數(shù)關(guān)系，以便進(jìn)行航道的疏浚和優(yōu)化布置設(shè)計。

2 回歸理論在航道評價中的應(yīng)用

2.1 航道曲率半徑對通航安全的影響

式（6）表明，在所研究的航道中，曲率半徑與相對事故數(shù)呈反比例關(guān)系。要想減少所研究航道的事故數(shù)，航道的曲率半徑越大越好。因此，航道的改造應(yīng)盡量擴大曲率半徑。同樣，也可用式（6）對所統(tǒng)計航道進(jìn)行疏?；蚋脑臁＠?，在航道改造時，如果希望某航道的相對交通事故控制在0.8范圍內(nèi)，則根據(jù)式（6）可知，該航段的曲率半徑最好大于5 860 m。

2.2 航道寬度對通航安全的影響

航道寬度對保證船舶航行安全有著重要的作用。某航道一年以來在100 km航段上的事故統(tǒng)計資料見表2。 在表2中， ke為相對事故數(shù)， 即相對航道寬度（相對航道寬度=航道寬度Bc / 船舶寬度Bs，Bs取25 m）對航道事故數(shù)占100 km長航段上總事故的百分比。

2.4 航道水深對通航安全的影響

在航道深度與船舶吃水比很小的淺水航道上操縱船舶，顯然難度很大。因此，在評價航道吃水與交通事故的關(guān)系時，統(tǒng)計出交通事故數(shù)與H/d （H為航道水深，d為船舶吃水）的關(guān)系數(shù)據(jù)，借助這些關(guān)系數(shù)據(jù)，按照回歸分析法，得到相對交通事故數(shù)kd與H/d的某種關(guān)系。借助此關(guān)系，按照航道的改造要求，也可對航道水深條件進(jìn)行疏浚。

3 結(jié) 語

回歸分析理論可用于研究航道曲率半徑、航道寬度、航道浮標(biāo)設(shè)置密度、航道水深與相對交通事故數(shù)之間的經(jīng)驗關(guān)系。這些經(jīng)驗關(guān)系綜合考慮了船舶操縱性、氣象條件、船舶密度等各種因素對航道布置的影響，能較好地指導(dǎo)航道的疏浚和改造。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚箭.彎窄航道通航單船最大平面尺度的確定方法初探[J].水運科技信息，1998（6）：9-10.

[2] 楊志軍，艾萬政.具有彎曲特性河道上橋梁通航寬度的探討[J].水運工程，2007（3）：65-70.endprint